（电力系统及其自动化专业论文）九江电网变电站综自系统的分析研究.pdf

a b s t r a c t s u b s t a t i o na u t o m a t i o ns y s t e mi st h eu s eo fa d v a n c e dc o m p u t e rt e c h n o l o g y , m o d e r ne l e c t r o n i ct e c h n o l o g y , c o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y a n di n f o r m a t i o n p r o c e s s i n gt e c h n o l o g i e s t or e a l i z es u b s t a t i o ns e c o n d a r ye q u i p m e n t 【i n c l u d i n g r e l a yp r o t e c t i o n ，c o n t r o l ，m e a s u r e m e n t ，s i g n a l ，f a u l tr e c o r d i n g , a u t o m a t i cd e v i c e s a n dr t ue t c ) t or e - c o m b i n a t i o no ff e a t u r e s t oo p t i m i z et h ed e s i g no ft h e s u b s t a t i o no p e r a t i o no f a l le q u i p m e n t , t h ei m p l e m e n t a t i o no fm o n i t o r i n g , m e a s u r e m e n t ，c o n t r o la n dc o o r d i n a t i o no fa ni n t e g r a t e da u t o m a t i o ns y s t e m s u b s t a t i o ni n t e g r a t e da u t o m a t i o nt e c h n o l o g yi n c h i n ai nr e c e n ty e a r s , b o t h i m p o r t e df r o ma b r o a d ，o rd o m e s t i cs e l f - d e v e l o p e ds y s t e m s ，i n t e c h n o l o g ya n dt h e n u m b e ro fs i g n i f i c a n td e v e l o p m e n t so nb o t h h o w e v e re n g i n e e r i n gp r a c t i c e ， w i t hs o m eo f s u b s t a t i o n i n t e g r a t e d a u t o m a t i o ns y s t e m ( e s p e c i a l l yt h ef i r s t ，w i t hs e c o n d - g e n e r a t i o ni n t e g r a t e ds e l f - s y s t e n t ) f e a t u r e sc a n n o tf u u yp l a yo u t , t h e r ea r em a n yp r o b l e m s ，t h ed e f e c tr a t e i s h i g h b r i n ga b o u tag e n u i n e u n a t t e n d e d ，w h i c hw i l l p a r a d o xi nt h e d e v e i o p m e n to fi n t e g r a t e d s u b s t a t i o na u t o m a t i o ni nm i n d t h i st a k eo n 。s i t e s u r v e ya n dd a t aa c c e s s ，m a i n l yf r o mt h es u b s t a t i o n f o rt h ec o m p r e h e n s i v e , e s p e c i a l l yi nj i u j i a n g ，j i a n g x ip o w e rc o m p a n y s u b s t a t i o ni n t e g r a t e da u t o m a t i o n s y s t e ma n a l y s i so ft h es t a t u sq u o c a nb ei m p r o v e dt h r o u g has e r i e so fm e a s u r e s t om a k ei n t e g r a t e ds u b s t a t i o na u t o m a t i o nf u n c t i o n a l i t yt op l a yb e t t e r , s u c ha s n q u i r i n ge q u i p m e n tm a n u f a c t u r e r st os e r i o u s l yi m p l e m e n tu n i f o r mt e c h n i c a l s t a n d a r d s ar e a s o n a b l ec h o i c em o d e lo fi n t e g r a t e ds e l f - o r g a n i z a t i o n o ft h e s v s t e mt oe n h a n c ec o m m u n i c a t i o na n de x c h a n g e o f r e l e v a n tp r o f e s s i o n a l , i n t e n s i v et r a i n i n go ft e c h n i c a lp e r s o n n e ls u b s t a t i o no p e r a t i o nq u a l i t i e s t h i s a r t i c l ef o c u s e so nt h ei n v e s t i g a t i o no fap i o n e e ri n s e l f - t r a n s f o r m a t i o no f m e c h a n i z e dm a oj i at a n gl l o k vs u b s t a t i o ni n t e g r a t e d s e l f - s y s t e m ( f i r s t - g e n e r a t i o ni n t e g r a t e d s e l f - s y s t e m ) t h es t a t u sq u o , t o d i s c u s sas e r i e so i i m p r o v e m e n t st ot a k ef u l li n t e g r a t e ds u b s t a t i o na u t o m a t i o nf u n c t i o n s a tp r e s e n t i i i a b s t r a c t t h ep r o p o s a lh a sb e e na d o p t e db yt h ec o m p a n yt oi m p l e m e n tm a oj i at a n g l l o k vs u b s t a t i o ni n t e g r a t e ds e l f - t r a n s f o r m a t i o no ft h es y s t e mi nt h eo c t o b e r1 2 ， 2 0 0 9o f f i c i a l l yb e g u n i nt h ea r t i c l ef i n a l l y , t h ei n t e g r a t e da u t o m a t i o ns u b s t a t i o nf u t u r ed i r e c t i o no f d e v e l o p m e n tt od os o m er e s e a r c h ：i ts h o u l db et o w a r d st h ed i g i t a l ，i n t e r a c t i v e ， i n t e l l i g e n t ，n e t w o r k - b a s e d ，h i g h - r e l i a b i l i t yd i r e c t i o n k e y w o r d s ：s u b s t a t i o n ；i n t e g r a t e ds e l f - s y s t e m ；a n a l y s i sa n di m p r o v e m e n t ； d i g i t a l i v 学位论文独创性声明 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文【九江电网变电站综自系统的分析研究】是本 人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别 加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得亩昌太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示 谢意。 学位论文作者签名( 手写) ：址y 岛签字日期：认夕c 7 年f 月加日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解直昌太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 阅。本人授权直昌太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授 权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名( 手写) ：k 彩岛 签字同期：认夕年，钥阳日 导师签名( 手写) ：p 求是 签字日期：勋_ 年f l 月习日 第1 章引言 1 1 概述 第1 章引言 变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技 术和信息处理技术等实现对变电站二次设备( 包括继电保护、控制、测量、信号、 故障录波、自动装置及远动装置等) 的功能进行重新组合、优化设计，对变电站 全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。 就是广泛采用微机保护和微机远动技术，分别采集变电站的模拟量、脉冲量、 开关状态量及一些非电量信号，经过功能的重新组合，按照预定的程序和要求 实现变电站监视、测量、协调和控制自动化的集合体和全过程，从而实现数据 共享和资源共享，提高变电站自动化的整体效益。通过变电站综合自动化系统 内各设备间相互交换信息，数据共享，完成变电站运行监视和控制任务。变电 站综合自动化替代了变电站常规二次设备，简化了变电站二次接线。变电站综 合自动化是提高变电站安全稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、 向用户提供高质量电能的一项重要技术措施。现有的变电站有四种形式：第一 种是传统的变电站；第二种是部分实现微机管理、具有一定自动化水平的变电 站；第三种是全面微机化的综合自动化变电站；第四种是实现数字化管理的变 电站。 1 2 变电站综自系统的发展历程 国外从8 0 年代初开始进行研究开发，到目前为止，各大电力设备公司都陆 续地推出系列化的产品，如a b b ，s i e m e n s ，h a r r i s 等公司。9 0 年代以来， 世界各国新建变电站大部分采用了全数字化的二次设备，相应地采用了变电站 自动化技术。我国大约在2 0 世纪9 0 年代才大规模推广变电站综合自动化这项 工作，经过1 0 多年的发展基本形成了新建变电站全部采用综合自动化技术，此 l 第1 章引言 项工作是我国电力行业中的热点之一。它既是电力建设的需要也是市场的需要， 我国每年变电站的数量以3 5 的速度增长，每年有千百座新建变电站投入运 行；同时根据电网的要求，每年又有不少变电站进行技术改造，以提高自动化 水平。近几年来我国变电站综合自动化技术，无论从国外引进的，还是国内自 行开发研制的系统，在技术和数量上都有显著的发展。 近年来国内外学者对变电站自动化做了大量的研究，并取得了显著成果。 国内继电保护的发展己达到甚至超过国外同行业的水平，变电站自动化经历了 集中式r t u 、分布式测控装置、面向间隔、面向对象( o b j e c t - o r i e n t e d ) 设计的分 层分布式结构模式。目前，国内外变电站自动化系统正朝着高集成化、数字化、 标准统一化方向发展。 1 2 1 国内综自站的发展 1 2 1 1 变电站自动化发展的三个阶段 l 、由分立元件构成的自动装置阶段 2 0 世纪7 0 年代以前，由研究单位和制造厂家生产出的各种功能的自动装置， ( 比如我公司采用的自动重合闸装置、低频自动减负荷装置、备用电源自动投 入、直流电源和各种继电保护装置等) ，主要采用模拟电路，由晶体管等分立元 件组成，对提高变电站和发电厂的自动化水平，保证系统安全运行，发挥了一 定的作用。但这些自动装置，相互之间独立运行，互不相干，而且缺乏智能， 没有故障自诊断能力，在运行中若自身出现故障，不能提供告警信息，有的甚 至会影响电网安全。同时，分立元件的装置可靠性不高，维护工作量大，装置 本身体积大，不经济。 2 、以微处理器为核心的智能化自动装置阶段 随着我国改革开放的发展，微处理器技术开始引入我国，并逐步应用于各 行各业。在变电站自动化方面，用大规模集成电路或微处理机代替了原来的继 电器晶体管等分立元件组成的自动装置，利用微处理器的智能和计算能力，可 以发展和应用新的算法，提高了测量的准确度和可靠性；能够扩充新的功能， 2 第1 章引言 尤其是装置本身的故障自诊断功能，对提高自动装置自身的可靠性和缩短维修 时间是很有意义的；此外，由于采用了数字式，统一数字信号电平，缩小了体 积等，其优越性是明显的。 由于这些微机p o y 7 6 型的自动装置，只是硬件结构由微处理器及其接口电 路代替，并扩展了一些简单的功能，虽然提高了变电站自动控制的能力和可靠 性，但基本上还是维持着原有的能和逻辑关系，在工作方式上多数仍然是各自 独立运行，不能互相通信，不能共享资源，变电站和发电厂设计和运行中存在 的问题没有得到根本的解决。 3 、变电站综合自动化系统的发展阶段 我国是从2 0 世纪6 0 年代开始研制变电站自动化技术。到7 0 年代初，便先 后研制出电气集中控制装置和集保护、控制、信号为一体的装置。国内许多单 位也在这方面做了大量的工作，推出一些不同类型、功能各异的自动化系统。 为国内的变电站自动化技术的发展起到了卓有成效的推动作用。 1 2 1 2 继电保护及自动装置的发展 从9 0 年代初至今，不同原理、不同机型的继电保护相继出现，各具特色， 经多年研究，微机保护的性能比较完善，可以适应复杂的运行及故障条件，微 机保护已成为电力系统保护、监控、通信、调度自动化系统的重要组成部分。 目前，变压器差动及母差等主设备保护经过多年的研究已克服了早期的元件微 机型保护可靠性不高，灵敏度低，动作速度慢，t a 饱和影响较大等缺点，且有 待于继续研究探讨。 目前，在1 1 0 k v 及以下电压等级的变电站综合自动化系统中，部分继电保 护装置已采用保护测控一体化技术，即所谓的四合一装置。每个四合一装置不 但可完成继电保护功能，而且还可完成测量、控制、数据通信功能，保护测控 一体化对变电站综合自动化产生着积极的影响，成为整个电力系统计算机网络 上的一个智能设备。随着计算机技术及电子信息技术在电力系统中的广泛应用， 变电站内的一次设备也会逐步实现智能化，数字化的c t 、p t 会得到使用，保护 3 第1 章引言 装置则仅仅实现数字继电器的功能，使变电站自动化技术进入了数字化阶段。 目前，国内外各电压等级变电所保护布置方案概括起来有两种：一是分散布置， 即下放方案；二是集中布置，即不下放布置。下放方案在户外配电装置区按单 元设立开关场柜或附近设立多个保护小室；不下放方案，即将各电压等级所有 保护装置集中组屏。目前国外继电保护装置大都采取下放小间布置的方案，国 内也正朝着这个方向发展。 1 - 2 1 3 综合自动化系统模式的发展 随着计算机技术、网络及通信技术的飞速发展，采用按间隔为对象设计保 护测控单元，采用分层分布式的系统结构，形成真正意义上的分层分布式自动 化系统。目前国内外主流厂家均采用了此类结构模式。1 1 0 k v 以下电压等级变电 站，保护测控装置要求一体化、1 1 0 k v 及以上电压等级保护测控大多按间隔分别 设计，对超高压变电站的规模比较大的系统，为减少中间环节，避免通信瓶颈， 要求装置直接上以太网与监控后台通信，甚至要求保护和监控网络独立组网， 由于采用了先进的网络通信技术和面向对象设计，系统配置灵活、扩展方便。 按系统模式出现顺序可将变电站自动化发展分为三个阶段：第一阶段为面 向功能设计的集中式r t u 加常规保护模式，其功能主要为与远方调度通信实现 “二遥”或“五遥”( 遥测、遥信、遥控、遥调、遥视) ，与继电保护及安全自 动装置的联结通过硬接点接入或串行口通信较多，此阶段为自动化的初级阶段； 第二阶段为面向功能设计的分布式测控装置加微机保护模式，其保护与测控装 置相对独立，通过通信管理单元能够将各自信息送到后台或调度端计算机；第 三阶段为面向间隔、面向对象( o b j e c t o r i e n t e d ) 设计的分层分布式结构模式。 随着集成电路和计算机技术的飞速发展，各种新型的大规模集成电路将会进一 步应用在继电保护和测控装置上，将使保护和测控装置的电路板更加小型集成 化，装置通信、数据存储及处理能力更强。将间隔的控制、保护、故障录波、 事件记录和运行支持系统的数据处理等功能，通过模块化设计集成在一个统一 的多功能数字装置内是可行的，智能开关设备、光电式电压和电流互感器、智 4 第1 章引言 能电子装置( 1 e d ) 等的出现，使变电站自动化技术进入了数字化阶段。变电站自 动化系统以按对象设计的全分层分布式为潮流，朝着二次设备功能集成化，一 次设备智能数字化方向发展；运行管理朝着各专业协调统一和站内无人值班模 式发展。变电站自动化系统向高集成化、数字化、标准统一化方向发展。 1 2 2 国外综自站的发展现状 目前国外继电保护装置大都采取下放小间布置的方案，主要负责实时信息 采集，采用交流采样，设备直接放入现场的继电小室里，与站控层设备( 放在 站内控制室) 的连接采用光纤方式，并且正朝着间隔层也采用以太网方式的方 向发展。间隔层测控设备与变电站层设备接网方式基本上有2 种，其一是与具 有前置处理机方式的，多采用串行口r s 4 8 5 利用电或光的方式进行通信；其二 是无前置处理机方式的，直接与自动化系统的测控主网络连接，采用以太网方 式，自动化系统的远方与就地控制操作的实现方式与国内大多数系统基本相同。 自动化系统可以接受远方( 调度或控制中心) 和站级操作员站的控制操作命令， 也可通过便携式计算机或操作面板直接向站级主控单元或间隔层装置发命令。 正常情况下，所有的控制都均由远方调度中心进行操作。其它方式在调试、检 修时才使用。全站的操作防误闭锁功能均由站级主控单元完成，间隔层装置只 实现本间隔的操作防误闭锁功能。 随着经济的迅猛发展和高参数、大容量发电机组的投运，超高电压、远距 离输电的大电网相继出现，电力系统及其二次设备也更为复杂，要求各级调度 及运行人员掌握、管理、控制的信息也大量增加，电网故障处理和恢复时间却 要求更为迅速和准确。另外，现代工业技术的发展，对电网提出了更高的要求 供电必须更加稳定、可靠，即使很短时间的停电，也会造成巨大的损失， 这些要求依靠各级调度及运行人员传统的管理方式是不能适应的，而且人容易 受环境、情绪、性格、疾病等诸多因素影响，有不少事故是由人为误操作引起 的，故从提高电网运行可靠性这个角度来看，大量采用远方集中监视、控制等 变电站综合自动化系统，既提高了劳动生产率，又减少了人为误操作的可能， 5 第1 章引言 提高运行的可靠性。另一方面，当代计算机技术，通讯技术等先进技术手段的 应用，已改变了传统二次设备的模式；为简化系统，信息共享，减少电缆，减 少占地面积，降低造价等方面已改变了变电站运行的面貌。采用变电站综合自 动化技术是计算机和通信技术应用的方向，也是电网发展的趋势，但同样也不 可避免地带来了一些问题，如变电站综合自动化系统的技术标准问题，以及运 行和检修的管理体制等问题。 1 3 本文所做的工作 本课题研究的方向是先进合理的综合自动化变电站保护及自动化系统方 案，重点研究以下几个方面的问题： 1 、基于现场运行经验，本文介绍了九江供电公司所属变电站综合自动化系 统，从技术、设备、管理、人员素质等方面阐述了当前变电站综合自动化系统 实际应用中存在的若干问题，并针对这些问题提出了相应的改进措施。 2 、对ll o k v 毛家塘变电站综自系统的现状进行分析研究，进行一些改进升 级，使功能发挥得更好。 3 、对变电站的发展方向做了探析：数字化、网络化、人性化、多媒体化、 高可靠性。 6 第2 章九江电网变电站综合自动化系统的现状分析 第2 章九江电网变电站综合自动化系统的现状分析 2 1 变电站综自系统在实际运行中存在的问题 目前，变电站自动化系统已经广泛应用于各级变电站，自动化程度高，运 行状态稳定，在实际运行中，充分发挥了技术先进、运行可靠的特点。变电站 自动化系统在各电压等级变电站的广泛应用，对变电站实现保护监控系统的升 级换代、提高变电站的自动化程度、实现调度自动化和自动抄表、建设无人值 班变电站和减人增效等方面发挥了积极的、至关重要的作用。然而，在实际运 行中，变电站自动化系统也出现了一些问题，有些问题已经影响到变电站整体 的安全、可靠和稳定运行。 随着新设备、新技术的大量应用，变电站自动化程度越来越高，传统的继电 保护、测量、控制和远动装置被综合自动化设备所取代，许多智能设备如微机防 误闭锁装置、直流监控系统、消防报警、智能电度表等通过通讯接口实现集成， 变电站无人值班、集中控制管理模式应运而生，为实现变电站运行维护管理创 新、减人增效创造了条件。由于综合自动化系统技术含量高、结构复杂、运行 操作方式新颖、各子系统间联系紧密，所以在变电站综自设备的建设、技术改造 和管理创新过程中，如何适应新环境、掌握新技术、深入分析危险点，对安全生 产显得尤为重要。一旦出现建设、管理、运行、维护等方面的疏漏就可能造成 事故。 2 1 1 后台监控系统 2 1 1 1 后台监控系统中界面不完善 自动化系统在变电站中的广泛应用，一方面对我们的技术素质提出了更高 的要求，技术人员必须扩展自己的知识面，全方位努力提高自己的业务素质， 以便能在发生异常和故障时应付自如。自动化技术的应用使运行人员必须具备 7 第2 章九江电网变电站综合自动化系统的现状分析 一定的计算机知识，所以操作界面应向“傻瓜 方向发展，就向照相机及现在 各种微机应用软件的发展历程一样，操作界面应尽量简单直观，操作时全汉化 提示，准确易懂，达到人机友好的状态。从变电站异常情况的界面显示上看， 感觉不尽人意。原因是当发生异常或故障时，会出现几十条信息让人眼花缭乱， 无从查看。这对运行人员在故障状态下准确判断故障性质并及时处理、恢复送 电具有很大影响，所以建议生产厂家必须进一步完善软件。实际上它只是为了 监视分闸或合闸位置这两个开关量的变化，可这两个位置又是相互制约的，一 般只反映一个量的变化即可，所以在界面上完全可以只显示合闸或跳闸位置的 变化，而同时另一个量是否及时对应，可以在软件内部流程中判断，如有异常 可报警，那样界面就显示断路器跳闸、断路器重合，符合人们的专业术语和运 行习惯，让运行人员较易接受。 2 1 1 2 监控系统的事故和预告音响信号 一些变电站的保护监控系统的事故和预告音响信号受后台监控系统的控 制，当后台监控机不能工作时，事故和预告音响信号则不能发出，不能提示值 班人员处理事故或故障，严重影响变电站的安全运行，这类情况已经发生几次， 造成p t 烧毁，开关事故跳闸不知道。r t u 装置的通讯中断信号，是非常重要 的。r t u 装置有故障或死机，可以使值班人员通过通讯中断信号，及时去检查 设备，并通知相关专业班组去检查装置，迅速处理故障。目前，有一些变电站 没有r t u 装置的通讯中断信号或此类信号不全。r t u 装置故障时，后台监控系 统仍显示故障前的信息，( 特别是r t u 装置死机，值班巡视时，很难发现) 若有 保护事件发生，后台此时无告警，将严重影响事故的处理。对于这种情况，应 与厂家联系，共同处理，将保护监控系统的事故和预告音响信号独立出来，不 受后台监控系统控制，防止发生后台监控机不工作时发不出保护事故和预告音 响信号情况。对于无人值班站，则要充分考虑计算机不能正常工作时，备用计 算机自动切换启动。其次，计算机在任何时候都应该有可靠的电源，以保证事 故信号和预告信号的正常、正确反映。由于通道和网络故障，造成重要信息( 如 8 第2 章九江电网变电站综合自动化系统的现状分析 电能量、多数据源的数据等) 的错误传输，通道或网络故障恢复后，应能进行信 息自动重传。在任何情况下，应确保可靠执行综合系统的主要功能。至于软件 的可靠性，是要求系统对软件故障具有较强检出能力、较高的响应速度、及合 理的处理方式。 2 1 1 3 远动数据和信息的发送 一些变电站自动化系统的远动数据和信息是通过后台监控系统发送到调度 主站，当后台监控系统不能正常工作时，则远动数据和信息的发送不能发送， 这种方式不利于远动数据和信息的发送，应在保护和监控系统的通讯单元直接 向调度主站发送远动数据和信息，不受后台监控系统控制。也就是后台监控系 统和调度端互不影响。由于远动数据和信息的发送受后台监控系统的控制，已 经有几个变电站由于后台监控机不能正常工作而停止向调度主站发送远动数据 和信息。这种情况只能由生产厂家来给以处理。变电站的数据采集及监控功能 系统，数据采集、报警、事件顺序记录、事故追忆、遥控、遥调、计算、趋势 曲线、历史数据存储和打印这些传统功能外，还应支持无人值班变电站接口， 实现馈线保护的远方投切，定值的远方设置和修改，线路动态着色，地理接线 等功能。目前，一些变电站自动化系统对远动数据和信息的发送、接收处理能 力不强，主要表现在：不能上传保护定值、主变档位等，不能正确接收、处理调 度主站的开关遥控操作、修改定值、主变调档等功能。由于这一问题的存在， 对于变电站的自动化程度受到很大影响，不利于设备的远程操作。目前，对于 一些变电站的遥信信息多，多数厂家数据库要求不超过2 0 4 8 个。当超过2 0 4 8 条后，计算机无法处理2 0 4 8 条后的信息。厂家只好用程序把信息综合处理。例 如：把各馈路的p t 断线、通讯中断等预告信号综合处理，当成一个预告信号来 处理，从而使告警信息不清晰，使值班员判断不准确，严重影响了综合自动化 站的正常监视。所以这就说，厂家在综合自动化站设计时，应充分考虑变电站 的实际情况，把所能反映的信号全部反映出来，否则对于变电站的自动化程度 大打折扣，不利于实际工作。 9 第2 章九江电网变电站综合自动化系统的现状分析 2 1 1 4 监控系统不具有故障录波装置 目前，在一些变电站的保护监控系统不具有故障录波装置。作为变电站自 动化系统，故障录波装置应是必备一种装置，当配出线发生故障跳闸时，故障 录波装置能够记录故障跳闸前后1 0 秒或更多周波内电流的变化以及故障电流 值，便于分析故障原因。厂家设计时，应考虑故障录波装置。以及如何同故障 录波装置通讯，如何分析故障录波装置的告警信息。 2 1 1 5 电能量处理 电能量处理，是目前后台监控系统的一项重要功能。这项功能的具有，使 后台系统更加完善。很多变电站的后台系统，已经具有此项功能。但同时也存 在很多问题，一些电量采集器只能采集一种类型的表，若变电站的表类型多， 将有很多的表记数据不能采集上来。还有采集器能采集多类型的表记，但因采 集器向后台传送，后台不能把不同规约类型的表记数据解开，造成电能量处理 不完善。这就是说选择采集器时，应充分考虑变电站的实际情况。后台系统的 接受数据系统，要更加完善，加强数据的处理能力。 2 1 1 6 规约存在的问题及改进 网络通讯质量的好坏是监控系统能否正常运行的关键因素，监控系统出现 的问题几乎全部是与其他厂家的通讯不畅所致，这里的关键就是规约问题。虽 然规约可由各厂家商定统一，而规约中仅有一部分内容属于自定义范围。调试 过程，经常出现双方厂家都说自己没问题。但要么调试不通，要么数据解不开， 要么数据不全等等很多问题。有些问题，甚至变电站的后台系统投运很长时间 了，仍不了了之。综合自动化站的核心是监控系统，监控系统能否安全、稳定、 正常运行的关键就在于网络通讯的质量高低，如果这一块有问题就意味着整个 综合自动化站不能安全稳定运行。规约问题不论各厂家是从自身利益考虑，还 是出于某种原因，将是所有综合自动化站面临的一个最大问题。规约这个问题 的解决一方面要靠各个厂家相互之间的坦诚相对、开放程度和减少一些“猫腻 ， 另一方面我们希望国家有关部门对已制定( 综合自动化站各种规约) 的统一标 1 0 第2 章九江电网变电站综合自动化系统的现状分析 准，采取相应的执行对策，使规约问题得到彻底解决。 操作和维护的方便性，是运行人员对综合系统的普遍要求。综合自动化站 系统的操作控制设计应尽可能简单明了。即便运行人员不懂计算机专业，经过 短期的训练，也应能熟练地进行操作。另外，电力部门最担心的问题是系统故 障后的维修，为解决这一问题，不但要求在软件设计上使系统的自诊断功能完 善，且要求在结构设计上，注意元件的检修和更换的简捷方便。目前，有一些 综合自动化站的监控系统操作不方便，界面不友好，维护人员在画面修改、数 据库维护方面很不方便，配置内容繁多。如增加一条馈路，调试它信息，没有 厂家的配合很难完成。所以说综合自动化站的监控系统，希望相关厂家从实用 方便、维护容易的角度出发，开发设计的系统，更加完善、更加健全。 2 1 2 后台监控机 2 1 2 1 后台监控机运行管理 实践表明，后台监控机的运行管理工作十分重要。在实际运行中，已经多 次出现了后台监控机由于人为和监控机本身等原因导致瘫痪不能工作情况，有 的变电站一年内就发生数次，多为人为原因引起，严重影响了变电站的整体运 行。因此，为防止这种情况发生，一是要制定变电站后台监控机的运行和管理 制度并严格执行，对值班人员进行约束，防止利用后台监控机玩游戏、上网， 防止私自使用软盘和光盘使监控机感染病毒等，一旦发生人为原因引起的后台 监控机瘫痪情况，严格按制度处罚，决不姑息，同时警示他人。二是加强管理 部门的定期和不定期检查，发现问题，立即处理，不留后患。三是设置操作系 统和监控软件密码管理办法，只有维护班组掌握系统密码，变电站值班人员不 掌握密码，防止随意进入操作系统和启动、停运监控软件，防止使用后台监控 机的软、硬件资源并遭到破坏。四是用监控软件封装操作系统，如武汉国测的 后台监控软件g h h t e y x 8 1 3 自动化系统具有启动后封装操作系统的功能。监 控软件封装操作系统是指当第一次启动后台监控机时，监控机自动启动操作系 统后继续启动监控软件，直至启动到监控软件界面，如果停运监控软件，需要 1 】 第2 章九江电网变电站综合自动化系统的现状分析 输入密码，只有掌握密码的人才能停运监控软件，进入到操作系统。目前，有 一些变电站自动化系统的后台监控软件不具备这种功能，应与厂家技术人员共 同解决。监控软件封装操作系统功能在防止后台监控机被别人使用和被破坏等 方面是十分有效的。在选择后台监控软件时，应注意选择具有这种功能的产品， 提高后台监控系统运行的安全可靠性。 2 1 2 2 后台监控机应选择工控机 由于后台监控机要求实时运行，处理的数据量比较大，响应速度快，而且 处在强电磁环境，所以一般普通计算机无法满足要求，在选择时应选择高性能 工控机。高性能工控机能够在强电磁环境工作，抗干扰性能强，能够时实运行， 硬件设备工作稳定性好，能够满足变电站后台监控系统的要求。目前在一些变 电站，由于后台监控机大量使用商用机、家用机和其它计算机，已经出现后台 监控机损坏而不能工作情况。在变电站放置计算机时，要考虑计算机的运行环 境( 通风等) 。加强后台监控机的定时清洁。目前，有一些变电站单纯为了整齐， 把监控机密封起来，很不利于计算机的散热，从而影响计算机稳定运行。变电 站监控机在放好之后，无人问津，布满灰尘，硬件损坏常有发生，所以要加强 维护这方面管理。高性能工控机能够保证变电站后台监控系统的安全稳定运行。 2 123 后台监控机应配置不问断电源 在一些变电站中，没有为后台监控机配置不问断电源，使用的是站用变交 流电源。使用站用变交流电源存在下列弊端：一是当系统停电时，后台监控机失 去电源，不能工作；二是占用变交流电压波动较大，电压质量有时不合格，有 时电压高，烧毁计算机，有时电压低，计算机不能工作，不能给后台监控机提 供合格的电源；三是当站用变一次熔断器熔断时，后台监控机失去电源；四是 当1 0 k v 系统接地时，站用变交流电源受到严重的谐波干扰，影响后台监控机的 正常工作。目前，一些厂家生产直流逆变交流的逆变器，以站内直流蓄电池为 逆变器的直流电源，逆变交流后供给后台监控机使用，容量选择5 0 0 1 0 0 0 v a 即 可。配置这种逆变器，不用另外购置蓄电池，节省投资，效果良好。 1 2 第2 章九江电网变电站综合自动化系统的现状分析 2 1 3 综合自动化系统设备事故案例 1 、事故一：2 0 0 7 年，某供电公司运行人员在l l o k v 变电站后台遥控操作# l 站用变压器开关，误将一台l o k v 线路开关分闸。( 本来要断开l o k v # l 站变9 0 7 开关，结果断开了l o k v 诺贝尔线9 0 7 开关，# 2 站变9 0 8 和l o k v 另外一条线路 美满线编号也是相同均为9 0 8 开关) 该2 2 0 k v 综合自动化变电站投运仅月余。 在系统安装调试阶段根据设计要求，# 1 、# 2 站用变压器开关均为非遥控设备，但 设备厂家技术人员在协助施工安装、编制该变电站遥控数据库时，误将# 1 、# 2 站 用变压器开关设置成可遥控，且将遥控号与另两条l o k v 线路设置成同号，在该变 电站投产验收过程中，均未发现此缺陷，导致变电站投运后运行人员误分l o k v 线 路开关。 2 、事故- - ：2 0 0 8 年，某供电公司2 2 0 k v 集控中心操作队人员遥控分闸1l o k v 变电站一条3 5 k v 出线，却误分了另一条3 5 k v 线路开关，造成该3 5 k v 线路下游变 电站失电。事故调查发现：2 0 0 7 年，为配合该3 5 k v 变电站的投产，并考虑3 5 k v 1 3 第2 章九江电网变电站综合自动化系统的现状分析 母线分段要求，该供电公司已对该1 l o k v 变电站中两条3 5 k v 线( 3 5 k v 3 1 1 城东线 和3 5 k v 3 1 3 下游线) 间隔一、二次设备进行互换，并会同综合自动化厂家技术人 员在变电站当地后台对自动化信息库进行修改，但未对调度端自动化主站系统 中遥控库相关信息进行修改，导致了事故的发生。 3 、事故三：2 0 0 6 年，某供电公司集控中心操作人员在线路检修结束后进行 传动试验时，准备遥控分合停电侧接地刀闸9 1 2 0 1 位置，却误将另一侧带电接 地刀闸9 1 2 0 点击，造成带电合线路接地刀闸。 当时该变电站1 l o k v 线路开关及# 2 主变压器停电检修工作结束，开始进行 验收，现场后台机遥控分合线路、母联、主变压器低压侧开关一切正常。整个 过程有操作人操作、监护人监护完成。之后，监护人与继电保护班人员核对保 护压板定置图，验收中断。这时，集控中心技术员私自上后台机，在显示屏上 准备核对自动化系统9 1 2 0 1 刀闸分合情况，误将9 1 2 0 刀闸点击造成带电合线路 刀闸。事故后发现该变电站防误闭锁功能不全，独立的微机“五防 闭锁装置 没有联入综自系统，系统后台机无“五防 闭锁功能，线路接地刀闸9 1 2 0 无线 1 4 第2 章九江电网变电站综合自动化系统的现状分析 路带电闭锁功能。 2 1 4 问题分析 上述问题是变电站自动化系统，在实际运行中出现的一些较为严重的问题， 有的自己能够处理，而大部分需要厂家处理，而有的是厂家也无法处理的，而 这些问题的存在，不利于变电站的安全、可靠和稳定运行。 1 、发生事故原因均系综合自动化设备本身存在缺陷，在设计、施工、安装、 验收过程中没有及时发现，在运行中引发事故。 2 、施工、运行和检修人员，甚至专业管理人员对综合自动化新设备、新技 术不熟悉，性能没有熟练掌握，人员素质跟不上技术发展的要求。近几年电力 行业快速发展，新设备、新技术层出不穷，对员工的技术要求随之提高，而由于 建设、改造工作任务繁多，培训工作跟不上，造成工作人员对设备不熟悉，即使存 在隐患，也不能及时发现，给安全生产埋下了隐患。 3 、集继电保护和自动化于一体的综合自动化技术人员大量缺乏。 因此在选择变电站自动化系统时，应注意上述问题是否存在，应注意考察 变电站自动化系统的整体功能是否完备。变电站自动化系统是变电站的核心， 选择一套高质量的变电站自动化系统对于变电站的安全、可靠和稳定运行十分 重要。变电站综合自动化在我国尚属一门新兴技术。经过广大电力科研工作者 的不懈努力，已在此技术领域积累了不少宝贵的经验。我们深信，随着我国经 济技术的迅速发展，变电站综合自动化必将日趋成熟和完善。高自动化水平的 变电站以及电力系统自动化管理将为加速我国的经济建设起到巨大的推动作 用。 2 2 原因分析 2 2 1 技术标准问题 目前变电站综合自动化系统的设计虽然有统一标准，但在具体执行方面还 1 5 第2 章九江电网变电站综合自动化系统的现状分析 存在不少问题。因此标准强迫执行问题( 其中包括技术标准、自动化系统模式、 管理标准等问题) 是当前迫切需要解决的问题。 2 2 1 1 生产厂家的问题 目前在变电站综合自动化系统选型当中存在着如所选系统功能不够全面， 产品质量不过关，系统性能指标达不到要求等情况，主要有以下问题： 由于变电站综合自动化设备的生产厂家过分重视经济利益，用户又过分追 求技术含量，而不重视产品的性能及实用性，因而一批技术含量虽较高，但产 品并不过关，甚至结构、可靠性很差的所谓高技术产品不断被使用。厂家只要 有人买就生产，改进的积极性不高，甚至有些产品生产过程中缺乏起码的质量 保证措施，有些外购部件更是缺乏管理，因而导致部分投产的变电站问题较多； 有些厂家就某产品只搞技术鉴定，不搞产品鉴定。虽然国家制定了统一的标准， 但各厂家对规定的理解、工程的理解不一样，造成误码。另外，生产厂家对变 电站综合自动化系统的功能、作用、结构及各项技术性能指标宣传和介绍不够， 导致电力企业内部专业人员对系统认识不透彻，造成设计漏洞较多。 2 212 不同产品的接口问题 接口是综合自动化系统中非常重要而又长期以来未得到妥善解决的问题之 一，包括r t u 、保护、小电流接地装置、故障录波、无功装置等与通信控制器、 通信控制器与主站、通信控制器与模拟盘等设备之间的通信。这些不同厂家的 产品要在数据接口方面沟通，需花费软件人员很大精力去协调数据格式、通信 规约等问题。当不同厂家的产品、种类很多时，问题会很严重。 2 213 抗干扰问题 关于变电站综合自动化系统的抗干扰问题，亦即所谓的电磁兼容问题，是 一个非常重要然而却常常被忽视的方面。传统上的变电站综合自动化设备出厂 时抗干扰试验手段相当原始，仅仅做一些开关、电焊机、风扇、手提电话等定 性实验，到现场后往往也只加上开合断路器的试验，现在国家制定了相关试验 验收的定量的指标，但实际上厂家未严格按照要求认真实施，很多数据是假的， 1 6 第2 章九江电网变电站综合自动化系统的现状分析 这是一个极大的隐患。 2 214 传输规约和传输网络的选择问题 变电站和调度中心之间的传输规约。目前国家已经制定了统一的通信规约， 但是各厂家未按照要求实施，变电站和调度中心之间的信息传输采用各种形式 的规约，如部颁c d t 、s c 1 8 0 1 、d n p 3 0 等。 站内局域网的通信规约。目前许多生产厂家各自为政，造成不同厂家设备 通信连接的困难和以后维护的隐患。 2 215 开放性问题 变电站综合自动化系统应能实现不同厂家生产的设备的互操作性( 互换 性) ，系统应能包容变电站自动化技术新的发展要求，还必须考虑和支持变电站 运行功能的要求。而现有的变电站综合自动化系统却不能满足这样的要求，各 厂家的设备之间接口困难，甚至不能连接，从而造成各厂家各自为政，重复开 发，浪费了大量的财力物力。 另外，各种屏体及设备的组织方式不尽相同，给维护和管理带来许多问题。 在现有的综合自动化设备中，厂家数量较多，各厂不同系列的产品造成产品型 号复杂，备品备件难以实现，设备运行率低的问题。 2 2 2 组织模式选择的问题 目前应用较广泛的变电站综合自动化系统的结构形式主要有集中式、分散 与集中相结合和全分散式三种结构类型。现将三种结构形式的特点简述如下。 l 、集中式：集中式结构的变电站综合自动化系统是指采用不同档次的计算 机，扩展其外围接口电路，集中采集变电站的模拟量